Управление энергоэффективностью

Удельные энергозатраты на единицу продукции и эффективность использования электрической энергии становятся важными экономическими показателями для энергоемких производств в условиях постоянного роста стоимости электрической энергии или при ее дефиците. В дополнение к повсеместно идущему процессу внедрения энергосберегающего оборудования и технологий, ООО «Сеть-Автоматика», в партнерстве с научными организациями и производителями оборудования ПО, предлагает создание инновационных систем контроля и управления энергетической эффективностью технологических процессов, учитывающих взаимодействие большого числа технологических и энергетических параметров в сложных производственных циклах.

Такие системы целесообразно внедрять в энергохозяйствах любых энергоемких производств, а особенно – использующих традиционные, не оптимизированные по энергозатратам, технологические процессы, например, в металлургической, химической, горно-добывающей, машиностроительной промышленности и в сельском хозяйстве. Их внедрение позволит произвести точную инструментальную оценку удельных, сезонных и пиковых значений энергоэффективности в ключевых точках технологических процессов, определить наиболее энергоемкие звенья производственной цепочки, принять административные и технические решения по улучшению энергетических показателей, а также контролировать и управлять некоторыми технологическими процессами в автоматическом или автоматизированном режиме с целью оптимизации энергозатрат.

Структура и состав системы управления энергоэффективностью

Автоматизированная система контроля и управления энергоэффективностью (АСКЭф) является информационно-измерительной и оперативно-управляющей и состоит из двух основных частей:

• уровень технологического процесса, включающий приборы измерения электрической мощности, потребляемой технологическим оборудованием, приборы измерения физических величин, характеризующих результат технологического процесса (температура, давление, расход, перемещение, освещенность и т.п.), приборы для измерения параметров окружающей среды, устройства сбора данных о состоянии технологического и энергетического оборудования и управления им, а также узловые концентраторы данных для передачи их в центральный пункт обработки - диспетчерский пункт (ДП) и приема управляющих команд;
• уровень диспетчерского управления, состоящий из серверов приема, обработки и хранения информации и средств визуализации (отображения) полученных результатов. Этот уровень содержит в своем составе специализированное программное обеспечение (ПО), обеспечивающее необходимые расчеты параметров энергетической эффективности отдельных процессов и производства в целом и значения удельной энергоемкости единицы продукции, а также выработку рекомендаций по изменению параметров технологических процессов для повышения их энергоэффективности или непосредственных команд управления оборудованием в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режимах.

В настоящий момент система может быть построена на доступной аппаратной платформе электронных счетчиков, многофункциональных измерительных преобразователей и устройств телемеханики общего и специального назначения, с возможностью применения имеющегося на предприятиях оборудования автоматизации. В качестве средства сбора, первичной обработки и отображения информации используется SCADA-система с встроенным программным обеспечением расчета энергоэффективности и алгоритмами автоматизированного управления.

Методология расчетов показателей

Принцип определения реальной энергоэффективности технологического процесса, потребляющего электроэнергию (далее – энерготехнологического процесса) основан на непрерывном сравнении постоянно измеряемых параметров этого процесса на входе и выходе установки с аналогичными параметрами математической модели «идеального» энерготехнологического процесса, т.е. процесса, имеющего максимально достижимую энергоэффективность при текущих условиях окружающей среды. Для расчета показателей используется «метод конечных отношений» (МКО), разработанный научным коллективом Кафедры энергообеспечения производства Санкт-Петербургского Государственного Аграрного университета под руководством д.т.н. профессора В. Н. Карпова. Метод и способы его применения для создания приборов и систем контроля и управления энергетической эффективностью технологических процессов защищены патентами Российской Федерации и используются ООО «Сеть-Автоматика» с согласия Авторов.

Прогнозируемый экономический эффект

Эффект от внедрения системы контроля и управления энергоэффективностью на технологических электроустановках предприятия складывается из следующих составляющих:

• выявление и ликвидация энергопотерь, вызванных различными неконтролируемыми факторами, путем реализации дополнительных организационно-технических мероприятий;
• существенное снижение простоев и брака продукции вследствие нарушения режима и аварий энерготехнологических установок;
• снижение затрат на эксплуатацию и ремонт энергооборудования путем организации постоянного автоматического контроля и диагностики для предотвращения крупных аварий;
• оптимизации взаимодействия с поставщиком электроэнергии за счет более точного планирования и управления энергопотреблением.

Интеграция с системами энергоучета и диспетчерского управления

Так как АСКЭф собирает значительный объем данных о состоянии энергетического и технологического оборудования, одной из ее функций является полноценное диспетчерское управление энергохозяйством предприятия, наблюдение и диагностика технологических установок, технический учет электроэнергии и других носителей. Система включает устройства удаленного управления электроустановками и технологическим оборудованием, обеспечивающим исполнение команд от диспетчера или команд автоматического управления при выходе параметров энергоэффективности за заданные пределы.

Система может интегрировать в себя уже развернутую на предприятии систему технического или коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ/ТУЭ) и систему диспетчерского управления энергохозяйством – как на уровне отдельных устройств, так и на уровне серверов сбора данных. В этом случае создание АСКЭф будет происходить с минимальными затратами средств.

Шкафы контроля энергоэффективности

измеренных значений в центральный программно-технический информационно-вычислительный комплекс для дальнейшей обработки, анализа и вычисления параметров энергетической эффективности технологических процессов и относительной энергоемкости выпускаемой продукции.

Шкафы работают в составе Автоматизированной системы контроля энергоэффективности (АСКЭф), создаваемой на энергоемких предприятиях или на предприятиях с неконтролируемой энергоэффективностью технологических процессов с целью точного измерения и вычисления значений энергозатрат и потерь энергии, определения путей их снижения, разработки организационно-технических мероприятий по энергосбережению и постоянного контроля их исполнения.

Особенности шкафа:

• Точность измерений не хуже ±0,5%
• Универсальный – для большинства технологических процессов;
• Функционально-законченный – не требует дополнительного оборудования;
• Встроенный модем связи GPRS для удаленных объектов;
• Надежный протокол передачи данных ГОСТ Р МЭК60870-5-104;
• Синхронизация измерений с точным астрономическим временем;
• Промышленное исполнение для жестких условий применения.

Шкаф применяется только в энерготехнологических процессах, использующих на входе электрическую энергию из трехфазной сети переменного тока 220/380 В.

В шкафу размещена двухуровневая система сбора и передачи информации, включающая трансформаторы тока, устройство измерения трехфазной мощности и энергии на входе энерготехнологической установки, устройство приема и обработки сигналов внешних датчиков физических величин, характеризующих технологический процесс, устройство для приема сигналов с импульсных расходомеров, устройство для приема дискретных сигналов состояния и режима работы энерготехнологической установки, центральное коммуникационное устройство с подключенным к нему модемом сотовой связи, систему питания и клеммные колодки для подключения внешних цепей.

Центральное коммуникационное устройство непрерывно, не реже 1 раза в секунду, производит сбор результатов измерения энергии, мощности, технологических величин, расхода, а также дискретной информации, обеспечивает привязку информации к точному астрономическому времени, первичную обработку и передачу в ПТК АСКЭф.

Структурная схема шкафа:

Основные технические характеристики:

Шкафы поставляются в готовом для монтажа виде с базовой предварительной настройкой внутреннего оборудования. Точная настройка параметров и функций шкафа производится специально подготовленным персоналом на месте установки при включении шкафа в систему АСКЭф.